线路保护知识

关于线路保护知识第1页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三教学内容知识点1知识点2知识点3继电保护基本知识常规线路保护不同电压等级线路保护的配置第2页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。

（2）当发生不正常工作情况时，能自动、及时地选择信号上传给运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。

（一）问题讨论

继电保护

（1）当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统其余部分迅速恢复正常运行，防止故障进一步扩大。继电保护基本任务

一、继电保护的基本知识第3页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三美加大停电事故2003年8月14日北美发生有史以来最大规模的停电灾难：一连串相继开断－暂态电压跌落－系统振荡－发电机自我保护退出－大范围停电雪崩式停运停运100多个电厂(20多个核电厂）停运几十条高压线路扰乱5000万人生活停电29小时经济损失高达300亿美元！第4页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三（二）继电保护的基本要求可靠性快速性

灵敏性

保护范围内发生故障，保护装置可靠动作，而在任何不应动作的情况下，保护装置不应误动。

保护装置应尽快将故障设备从系统中切除，目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围。

保护装置在其保护范围内发生故障或不正常运行时的反应能力。

保护四性选择性

保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽可能缩小，以保证系统中无故障部分继续运行。第5页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三选择性问题分析：由上图所示，以保护5为例。当本线路末端K2点短路时，希望速断保护5能够瞬时动作切除故障，而当相邻线路C—D的始端K1点短路时，按照选择性的要求，速断保护5就不应该动作，该处的故障应由速断保护6动作切除。实际上，K1点和K2点短路时，从保护5安装处所流过短路电流的数值几乎是一样的。因此，希望K2点短路时速断保护5能动作，而K1点短路时又不动作的要求不可能同时得到满足。

第6页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三选择性问题的解决：为解决这个矛盾，可采取两种办法：第一，优先保证动作的选择性，即从保护装置启动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时保护不启动，在继电保护技术中，这又称为按躲开下一条线路出口处短路的条件整定；第二，当快速切除故障为首要条件时，就采用无选择性的电流速断保护，而以自动重合闸来纠正这种无选择性动作。第7页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三（三）保护装置的发展过程

1891年8月，出现最简单有效的保护装置1901年发明了电磁继电保护装置1960年发明晶体管继电保护装置1970年发明了集成电路继电保护装置1972年发明了微机保护装置发展历程第8页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三继电保护分类1、按照保护对象可分为线路保护、变压器保护、母线保护、发电机保护、电容器保护、电抗器保护等等。2、按保护故障类型：相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护等。3、按照保护作用可分为：主保护、后备保护、辅助保护等。（四）保护装置分类的标准

第9页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

逻辑判断部分采用软件方式实现传统保护微机保护

方便可靠，易于实现复杂的保护原理。实现方式比较

逻辑判断部分采用硬件方式实现

对于比较复杂原理的继电保护，难于实现。

继电保护分类第10页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三（五）继电保护系统结构图测量回路保护装置单、三相操作箱跳合闸机构控制部分PTCT二次回路第11页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三3、继电保护装置基本构成框图保护装置基本构成框图第12页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三1．测量部分输入测量部分是测量从被保护对象输人的信号有关电气量，并与已给定的整定值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等于“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该起动。2．逻辑部分

逻辑部分是根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给执行部分。继电保护中常用的逻辑回路有“或”、“与”、“否”、“延时起动”、“延时返回”以及“记忆”等回路。

3．执行部分

执行部分是根据逻辑部分输出的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如故障时，动作于跳闸；不正常运行时，发出信号；正常运行时，不动作等。（微机保护）基本构成框图说明第13页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三220kV线路，双母线接线，双套纵联保护配置一次系统示意图第14页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三保护柜示意图保护柜端子排操作箱保护光纤接口第15页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三思考题：线路保护就是保护线路,保护范围是否只限于线路呢？答案：不是。第16页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三二常规线路保护单相接地故障.相间故障（两相短路）两相接地故障三相短路（三相短路接地故障）各类性质的开路1.1线路故障的类型第17页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三1.2故障时电气量的变化电流增大出现差流

出现序分量

（零序、负序）电流电压电压降低

电流电压间相角发生变化

电流与电压比值发生变化

出现序分量

(零序、负序）第18页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三1.3线路保护类型

线路保护一般分为电流保护

零序电流

阻抗保护

纵联保护

电压保护

第19页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三1.4主保护与后备保护

主保护近后备保护

后备保护

主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。

主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护线路和设备的保护。远后备保护

主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备保护。

主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现的后备保护。

第20页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三后备保护：在要求继电保护动作有选择性的同时，必须考虑继电保护或断路器有拒绝动作的可能性，因而就需要考虑后备保护的问题。当k1点短路时，距短路点最近的保护6本应动作切除故障，但由于某种原因，该处的继电保护或断路器拒绝动作，故障便不能消除，此时如其前面一条线路（靠近电源侧）的保护5能动作，故障也可消除。能起保护5这种作用的保护称为相邻元件的后备保护。同理。按以上方式构成的后备保护是在远处实现的，因此又称为远后备保护。分析：一般情况下远后备保护动作切除故障将使供电中断的范围扩大。第21页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

在复杂的高压电网中，当实现远后备保护在技术上有困难时，也可以采用近后备保护的方式。即当本元件的主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护作为后备保护；为此，在每一元件上应装设单独的主保护和后备保护，并装设必要的断路器失灵保护。由于这种后备作用是在主保护安装处实现，因此，称它为近后备保护。

分析：远后备的性能是比较完善的，它对相邻元件的保护装置、断路器、二次回路和直流电源所引起的拒绝动作，均能起到后备作用，同时它的实现简单、经济，因此，在电压较低的线路上应优先采用，只有当远后备不能满足灵敏度和速动性的要求时，才考虑采用近后备的方式。

第22页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三2电流保护原理类型分析故障电流I>Iset

阶段式电流保护优点：简单、可靠，能反映各种性质的故障。缺点：直接受电网的接线以及电力系统运行方式变化的影响瞬时电流速断定时限过电流限时电流速断反时限过电流保护第23页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

配置原则：

在

35kV

及以上中性点非直接接地电网的线路上，应装设反映相间短路的保护装置，一般装设三段式电流保护。①对单相接地*故障，一般装设单相接地信号装置。有条件时，应装设单相接地保护。

②在单侧电源的链式单回线路上，应尽量采用阶段式的电流电压保护，当不能满足快速性和灵敏性要求时，可允许速断保护无选择性动作，而以重合闸来补救。

③在运行中可能经常出现过负荷的电缆线路应装设过负荷保护，一般作用于信号。必要时动作于跳闸。

配电线路保护－（35--60）kv电网（国网教材）第24页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

配置原则：在

10kV

中性点非直接接地电网中的架空线和电缆线路上，应装设相间短路及单相接地的保护装置。

①对于单侧电源辐射形电网的单回路，可装设两段过电流保护：第一段为不带时限的电流速断保护；第二段为带时限的过电流保护。（允许只装设I、III段或II、III段或只装设第III段电流保护。）

②对于单相接地故障，在出线不多的情况下，一般装设反应零序电压信号的选线装置。在出线较多的情况下，则应装设接地保护动作于信号。只有在根据人身及设备安全的要求需要时，才装设动作于跳闸的接地保护。

③对运行中可能出现过负荷的电缆线路或者元件保护，可装设过负荷保护，一般动作于信号，必要时动作于跳闸。

配电线路保护－10kv及以下电网（国网教材）第25页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

6kv配电线路保护—段河35KV站6KV下井回路定值

序号定值名称整定值控制字1过流I段定值45A过流I段投入12过流I段时间0S过流II段投入13过流Ⅱ段定值28A过流III段投入14过流II段时间0.3S过流III段投反时限05过流III段定值9A过流I段经复压闭锁06过流III段时间0.7S过流II段经复压闭锁07过流加速段定值99A过流III段经复压闭锁08过流加速时间99S过流I段经方向闭锁09过流低压闭锁定值2V过流II段经方向闭锁010过流负序电压闭锁定值2V过流III段经方向闭锁011过负荷保护定值15APT断线检测投入112过负荷保护时间99SPT断线退电流保护013零序过流I段定值12A过流加速段投入014零序过流I段时间99S零序加速段投入015零序过流II段定值12A前加速投入016零序过流II段时间99S过负荷投入017零序过流III段定值12A零序过流I段投入018零序过流III段时间99S零序过流II段投入019零序过流加速段定值12A零序过流III段投入020零序过流加速时间99S零序过流III段投反时限021低周保护低频定值48.25Hz低周保护投入122低周保护低压闭锁定值65VDF/DT闭锁投入123DF/DT闭锁定值6Hz/s重合闸投入024低频保护时间0.2S重合闸检同期025重合闸同期角89°重合闸检无压026重合闸时间99S投低压保护027低电压定值2V投过流闭锁低压028低压电流闭锁定值99A投过压保护029低电压动作时间99S投零序过压保护030过电压定值160V投高周保护031过电压时间99S投过流闭锁032零序过压定值99V出口1000010000000011133零序过压时间99S34高周保护定值55HZ出口2000000000000000035高周保护时间99S36过流闭锁定值99A37过流III段反时限特性038零序III段反时限特性0第26页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三三段式第Ⅰ段――瞬时电流速断保护第Ⅱ段――限时电流速断保护第Ⅲ段――定时限过电流保护主保护后备保护优点：反应电流电压（如电压闭锁方向电流保护，多电源时）变化，原理简单、可靠；缺点：受系统运行方式影响大，保护范围变化大，灵敏度低，不适合高压电网。三段式电流保护三段式电流保护：第27页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三电流保护Ⅰ段（瞬时电流速断）仅反应于电流增大而瞬时动作，和其它线路间没有配合关系。保护范围：只能保护线路一部分,最大运行方式约全长的50%，最小保护范围不应小于全长的15％—20％,(不能到80%左右，过负荷20%范围就到线路末端了，会失去选择性。)动作速度快，但有0.06左右延时。构成：硬件结构如图：第28页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

工作原理：正常运行时，负荷电流流过线路，反映在电流继电器1中的电流小于启动电流，1不动作，其常开触点是断开的，2常开触点也是断开的，信号继电器3线圈和断路器QF跳闸线圈中无电流，断路器主触头闭合处于送电状态。

当线路短路时，短路电流超过保护装置的启动电流，电流继电器1常开触点闭合启动中间继电器2,2常开触点闭合将正电源接入3的线圈，并通过断路器的常开辅助触点QFI，接到跳闸线圈TQ构成通路，断路器DL执行跳闸动作，DL跳闸后切除故障线路。第29页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

中间继电器2的作用:一方面是利用2的常开触点（大容量）代替电流继电器1的小容量触点，接通TQ线圈；另一方面是利用带有0.06一0.08s延时的中间继电器，以增大保护的固有动作时间，躲过避雷器放电时间（一般放电时间可达0.04—0.06s)，以防止避雷器放电引起保护误动作。

信号继电器3的作用是用于指示该保护动作，以便运行人员处理和分析故障。第30页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三电流保护Ⅰ段（瞬时电流速断）

对每一套保护装置来讲，在系统最大运行方式下发生三相短路故障时，通过保护装置的短路电流为最大，称为系统最大运行方式；在系统最小运行方式下发生两相短路时，则短路电流为最小，则称为系统最小运行方式。(系统正序和负序等值阻抗相等时，有两相短路电流等于该点三相短路电流的√3/2=0.866

倍)

对每套保护装置来讲：一般情况下，应按系统最大运行方式下发生三相短路故障时运行方式和故障类型来整定其保护范围。第31页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三电流保护Ⅰ段（瞬时电流速断）IdZⅠ的整定：

IdZⅠ=（1.2-1.3）×I本线路末端三相短路时流过本保护的电流

瞬时电流速断保护的校验：一般情况下，应按系统最小运行方式下的两相短路时的运行方式和故障类型来校验其保护范围。规程规定，最小保护范围不应小于线路全长的15％—20％。第32页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三电流保护Ⅱ段（限时电流速断）

由于保护的动作时限与短路电流的大小无关(大于门限值)，是固定的，故称为限时电流速断。

限时电流速断保护用来切除本线路上速断范围以外的故障，能保护本线路的全长，同时也能作为本段瞬时速断保护的近后备保护。

保护范围：可以保护本线路全长，通常要求Ⅱ段延伸到下一段线路的保护范围，但不能超出下一段线路Ⅰ段的保护范围。第33页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三电流保护Ⅱ段（限时电流速断）

在线路上装设了电流速断和限时电流速断保护以后，它们的联合工作就可以保证全线路范围内的故障都能在0.5s的时间内予以切除，在一般情况下都能满足速动性的要求。具有这种性能的保护称为该线路的主保护。

分析：动作时间带延时的原因，由于要求限时电流速断保护必须保护本线路的全长，因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去，这样当下一条线路出口处发生短路时，它就要误动。为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作带有一定的时限。一般动作时限比下一条线路的电流速断保护（Ⅰ段）高出一个Δt的时间阶段，通常取0.5s，微机保护取0．3s。第34页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三电流保护Ⅱ段（限时电流速断）构成：硬件结构与第Ⅰ段类似。

IdZⅡ的整定：为了使Ⅱ段电流保护能保护本线路全长，且不能超出下一段线路Ⅰ段的保护范围。则Ⅱ段电流保护的动作电流:IdZⅡ=（1.1-1.2）×I下一段线路Ⅰ段电流保护的动作电流第35页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三电流保护Ⅲ段（定时限过电流）

采用电流第Ⅲ段的原因：Ⅰ段电流速断保护可无时限地切除故障线路，但它不能保护线路的全长（15%-50%）。Ⅱ段限时电流速断保护虽然可以较小的时限切除线路全长上任一点的故障，但它不能作相邻线路故障的后备，即不能保护相邻线路的全长.

因此，引入定时限过电流保护，又称为Ⅲ段电流保护。

保护范围：它不仅能够保护本线路的全长，而且也能保护相邻线路的全长，作为本线路Ⅰ段、Ⅱ段主保护的近后备以及相邻下一线路保护的远后备。第36页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三电流保护Ⅲ段（定时限过电流）第Ⅲ段的IdZⅢ比第Ⅰ、Ⅱ段的IdZ小得多。其灵敏度比第Ⅰ、Ⅱ段更高；动作电流IdZⅢ的整定：①按躲过被保护线路最大负荷电流整定，②返回电流：要求在相邻下段线路上的短路故障切除后保护能可靠返回（即保护装置的返回电流应大于外部短路故障切除后流过本保护的最大自启动电流）。这样就可保证电流保护Ⅲ段在正常运行时不启动，而在发生短路故障时启动，并以延时来保证选择性。第37页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三电流保护Ⅲ段（定时限过电流）构成：硬件结构与第Ⅱ段类似。时限整定：为了保证选择性，各段电流保护Ⅲ段（定时限过电流）的动作时限按阶梯原则整定，这个原则是从用户到电源的各段线路保护的第Ⅲ段的动作时限逐段增加一个Δt。见下页说明：第38页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三定时限过电流保护(Ⅲ段)动作时间

在网络中某处发生短路故障时，从故障点至电源之间所有线路上的电流保护第Ⅲ段的测量元件均可能动作。例如：下图中d点短路时，保护1～4都可能起动。为了保证选择性，须对各段线路的定时限过电流保护加延时元件且其动作时间必须相互配合，越接近电源，延时tiⅢ越长。第39页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三总结：

Ⅲ段式电流保护构成I段：保护本线路一部分，动作时间快。II段：可保护本线路全长及相邻线路一部分，动作时间有延时。III段：保护本线路和相邻线路，动作时间长。线路首端附近发生的短路故障，由第I段切除，线路末端附近发生的短路故障，由第II段切除，第III段只起后备作用。（图上说明：上级线路II段可保护相邻线路一部分，不超出下级线路I段范围；上级线路III段延时比下级线路III段长）第40页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三总结：Ⅲ段式电流保护保护范围(国网教材）I段：只能保护线路一部分,最大运行方式约全长的50%，最小保护范围不应小于全长的15％—20％,

II段：可以保护本线路全长，通常要求Ⅱ段延伸到下一段线路的保护范围，但不能超出下一段线路Ⅰ段的保护范围。III段：不仅能够保护本线路的全长，而且也能保护相邻线路的全长。第41页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三总结：Ⅲ段式过电流保护整定特点（1）瞬时电流速断的电流整定：是按躲过被保护线路末端的最大短路电流整定。一般整定电流取线路末端最大短路电流Ik.max的1.2～1.3

倍。（2）第Ⅱ段电流整定：其整定电流一般取下一段线路的瞬时电流速断的

1．1～1．2

倍，并在本线末端故障最小短路电流时，可靠动作。（3）第Ⅲ段的IdZ启动电流按照躲开最大（过）负荷电流来整定的一种保护装置。返回电流也应躲过下一级线路故障切除后本线路的最大自启动负荷电流。第42页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三终端线路过电流保护构成

特点：(国网教材）终端线路往往不装设Ⅱ段,末级线路保护简化（Ⅰ＋Ⅲ或Ⅲ）

对终端线路可装设两段过电流保护，第一段为不带时限的电流速断保护（保护范围可伸到变压器内部）；第二段为带时限的过电流保护，保护可采用定时限(Ⅲ段)或反时限特性。根据被保护线路在系统中的地位，在保证满足选择性、灵敏性和速动性的前提下，允许只装设I、III段或II、III段或只装设第III段电流保护。第43页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三微机型三段式电流保护的原理框图

Tn为n段保护时限（n=1，2，3）在电流保护投入运行状态时，当任一相电流大于电流定值且时间大于整定延时后，装置动作即出口跳闸，并发出“保护动作”信号以及远传或就地显示“过流信号”。各段电流及时间定值可独立整定，通过分别设置保护压板或控制字来投退。

微机型三段式电流保护的原理框图

第44页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三微机型三段式电流保护的定值单-川底35KV站（10KV）

定值种类定值项目整定值定值种类定值项目整定值过流过流Ⅰ段46A零序零序Ⅰ段99A闭锁电压99V零序Ⅱ段99A过流Ⅱ段30A零序Ⅱ段延时22S过流Ⅱ段延时0.25S零序Ⅲ段99A过流Ⅲ段6.5A零序Ⅲ段延时22S过流Ⅲ段延时0.6S低周频率45Hz反时限电流99A滑差10Hz/s最小延时22S低周延时22S重合闸重合闸延时22S闭锁电流5A同期压差150V闭锁电压150V无压元件150V低压解列10V启动元件电流突变量0.5A解列延时22S过负荷元件5A参数PT变比10/0.1无电流元件0.5ACT变比500/5第45页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三方向过电流保护多电源网络增加方向元件保证选择性:

分析：双侧电源供电情况下，K1故障，对误动作的保护3而言，实际短路功率的方向都是由线路流向母线，这与在线路故障时正确动作的保护2的短路功率方向刚好相反。第46页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三方向过电流保护

解决方法：利用判别短路功率方向或电流、电压之间的相位关系，就可以判别发生故障的方向。方向过电流保护

第47页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三方向元件配置+整定

即为了消除这种无选择的动作，就需要在可能误动作的保护上增设一个功率方向闭锁元件，该元件只当短路功率方向由母线流向线路时，才允许保护动作。从而使继电保护的动作具有一定的方向性。

从硬件配置上看：方向性继电保护的主要特点就是在原有保护的基础上增加一个功率方向判别元件，以保证在反方向故障时把保护闭锁使其不致误动作。同方向的保护，它们的灵敏度应相互配合:IdZⅢ。1＞

IdZⅢ.3＞IdZⅢ.5t1＞

t3＞

t5

第48页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三方向过电流保护的构成

功率方向继电器4、6是方向元件。由于加装了功率方向继电器，因此线路发生短路时，虽然电流继电器都可能动作，但只有流入功率方向继电器的电流与功率方向继电器规定的方向一致时（当规定指向线路时，即一次电流从母线流向线路时），功率方向继电器才动作，从而使断路器跳闸。第49页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三电压闭锁方向电流保护①电压元件做闭锁元件，电流元件做测量元件；②I,II段电流元件整定同前电流保护，电压元件保证灵敏度；③在

III

段整定时，III段电流元件躲过最大负荷电流（事故性），电压元件保证躲过(低于)保护安装处最低运行电压，由于有电压闭锁元件所以可不用考虑电动机的自启动系数，因而保护灵敏度和可靠性得到提高。④电压电流保护一般用于多电源或较复杂的电网。第50页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三小接地电流系统的零序保护

在中性点非直接接地的电网（又称小接地电流系统）中发生单相接地时，由于故障点的电流很小，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对负荷的供电没有影响，在故障不扩大的情况下，可以运行一段时间。注意，在单相接地以后，其他两相的对地电压要升高倍。

因此，在小接地电流系统中发生单相接地故障时，一般只要求继电保护能发出信号（①无选择性、②有选择性），而不必跳闸。但当单相接地对人身和设备的安全有危险时，则应动作于跳闸。特别是对配电网供电可靠性要求越来越高的今天，更是应该如此。第51页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三①无选择性的零序电压过滤器

取得零序电压的接线图

(a）用三个单相式电压互感器；(b）用三相五柱式电压互感器

第52页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

②有选择性的电缆零序电流互感器接线这种保护安装在电缆线路或经电缆引出的架空线路上。其整定的动作电流为2-5倍的本线路的对地电容电流。第53页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三思考题：哪些可以保护本段线路全长？哪些可以延伸到其他段线路？哪些只能保护本段线路部分长度？全长：纵联保护延伸：零序二段、过流二段、距离二段部分：电流速断（15％～20％以上）、距离保护的一段（80％～85％）、零序一段第54页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三3、中低压线路保护－110kv线路保护配置原则：110kV

中性点直接接地的电网中，装设反映接地短路和相间短路的保护装置。

应配置反应相间故障的三段式相间距离保护。应配置反应接地故障的三段式接地距离保护和三段式或四段式零序电流保护。

第55页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三3、中低压线路保护（110kv）的实际配置①接地故障保护：阶段式零序保护（IV段）和接地距离保护（III段式）。②相间故障保护：阶段式相间距离保护（III段式）。③后备保护：一般采用远后备。④重合闸：三相一次重合闸。现在也逐渐在重要线路配置纵联保护作为110kv线路保护，再以距离和零序作为后备保护。第56页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三距离保护原理类型分析Z=U/I

接地距离保护优点：保护范围较为稳定，不受负荷电流和系统方式变化的影响；能反映各种性质的故障。

缺点：保护范围受过渡电阻的影响较大。

相间距离保护第57页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

电网的距离保护距离保护反映故障点到保护安装处的距离，它基本上不受系统的运行方式的影响。图上发生短路时：ZK1＜ZK2第58页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三距离保护的特点

1.选择性在、多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。距离保护范围稳定，I段基本不受系统运行方式影响。其它段受系统运行方式影响也比电流电压保护小。电流保护在长距离加重载情况下，由于末端短路和正常差别可能不大，会失去选择性。

2.快速性距离保护的第一段能保护线路全长的85%，对双侧电源的线路，至少有30%（带方向，15%+15%

）的范围保护要以II段时间切除故障（可见不能做到全线速动，不能作为220KV主保护）。3.灵敏性由于距离保护同时反应电压和电流，灵敏度高。4.可靠性由于阻抗继电器构成复杂，距离保护的直流回路多，振荡闭锁、断线闭锁等使接线复杂，可靠性较电流保护低。

第59页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

距离保护的工作原理

断路器处所装距离保护测量元件的输入是该处的母线电压和流过该线路上的电流。是反应电流增大和电压降低（即测量阻抗降低）而动作的一种保护。当故障点距保护安装处越近时，保护装置感受的距离越小，保护的动作时间就越短(Ⅰ段）；反之，当故障点离保护安装处远时，保护装置感受的距离越大，保护的动作时限就越长(Ⅱ段）。这样，故障将总是由距故障点近的保护首先切除，从而保证在任何形状电网中，故障线路都能有选择地切除。因此，距离保护的测量元件应能测量故障点到保护安装处的距离。而测量故障点到保护安装处的距离，实际上是测量故障点至保护安装处的线路阻抗。

第60页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

距离保护的工作原理

正常运行时母线上的工作电压在额定值附近，一般说，线路的负荷电流，相对短路电流又小得多，故线路在负荷状态下的测量阻抗值较大，且其角度为负荷功率因数角。而在BC线上发生金属性三相短路时，在断路器

2QF处所测量的测量阻抗值小(等于该处母线残余电压与流经该处保护的电流的比值)为：

第61页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三距离保护通过阻抗继电器来完成对线路阻抗的测量。单相式阻抗继电器是指加入继电器只有一个电压（可以是相电压或线电压）和一个电流（可以是相电流或两相电流差）的阻抗继电器，加入继电器的电压与电流比值称为继电器的测量阻抗。测量阻抗可表示为：第62页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

（１）对阻抗继电器接线的要求：

①阻抗继电器的测量阻抗应正比于短路点到保护安装地点之间的距离；②阻抗继电器的测量阻抗应与故障类型无关，也就是保护范围不随故障类型而变化；③阻抗继电器的测量阻抗应不受短路故障点过渡电阻的影响。（２）阻抗继电器的工作方式：按绝对值比较方式的，按相位比较方式。（3）阻抗继电器接线方式：反应相间短路的有00接线、+300接线、-300接线；反应接地故障的接线。第63页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三常规距离保护的构成框图：由起动元件、方向元件、测量元件、时间元件和执行部分组成。第64页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三距离保护构成起动元件：发生短路故障时瞬时起动保护装置。方向元件：判断短路方向。测量元件：测量短路点至保护安装处距离（阻抗继电器）。时间元件：根据预定的时限特性动作的时限，保证保护动作的选择性。执行元件：作用于断开断路器。第65页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三微机型距离保护的主要组成元件框图三段式距离保护的原理框图第66页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三微机型距离保护的主要组成元件框图带闭锁的三段式距离保护的原理框图第67页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三距离保护的振荡闭锁

系统振荡特点：两侧相位在0—360度间变化，电气量作周期性平滑变化，且各点的电流电压相角是变化的，振荡中心电压最低，电压电流保持对称，不会出现负序和灵序分量。振荡可在系统的稳定控制装置（连锁切机、切负荷）、自动装置、调节器等作用下恢复正常。为防止振荡时误动，应设置闭锁。其利用的区分方式为：不对称短路存在负序和灵序分量，三相短路的电压电流存在突变。对振荡闭锁装置的要求：发生短路时快速开放保护；出现振荡时快速闭锁保护；振荡平息后复归保护。第68页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三方向阻抗继电器元件为了提高距离保护动作的选择性、可靠性，应采用方向元件，即使用方向阻抗继电器元件，使保护性能有较显著改善。第69页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

（1）距离保护第Ⅰ段的整定：一般按躲开下一条线路出口处相间短路故障的原则来整定，一般为本线路阻抗的70%整定。（2）距离保护第Ⅱ段的整定：

距离Ⅱ段定值，按本线路末端发生金属性相间故障有足够灵敏度整定。与相邻线距离保护第Ⅰ段相配合，考虑原则与限时电流速断保护相同。

(3）距离保护第Ⅲ段的整定：

距离Ⅲ段定值按可靠躲过本线路的最大事故过负荷电流对应的最小阻抗整定，并与相邻线路距离Ⅱ段配合。距离保护的整定计算第70页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

①阶梯型三段式距离保护I段的保护范围为线路全长的（80％—85％），动作时限为各继电器固有动作时间之和，约0.1s以内，称为瞬时动作。作为本线路的主保护。②距离保护Ⅱ段的保护范围为被保护线路的全长及下一线路的（30％—40％），不超过相邻线路距离I段的保护范围，动作时限要与下一线路距离I段动作时限配合，一般取0.5S左右。作为本线路的主保护。③距离保护III段为后备保护，一般其保护范围较长，包括本线路和下一线路的全长乃至更远。距离III段的动作时限是按阶梯原则整定的，即本线路距离III段动作时限比下一线路距离III段的动作时限大Δt(约0．5S)。主要作为相邻线路的后备保护。

三段式距离保护的保护范围及时限配合（国网教材）第71页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三成庄110KV站110kV线路156保护配置及定值保护装置种类定值时间跳开关号保护范围或灵敏度备注一次值二次值接地距离Ⅰ段3.2Ω0.35Ω0″15670%线末校接地距离Ⅱ段13.2Ω1.44Ω0.3″1562.7线末校接地距离Ⅲ段50Ω5.5Ω2.4″15610线末校相间距离Ⅰ段3.66Ω0.4Ω0″15680%线末校相间距离Ⅱ段15.5Ω1.69Ω0.3″1563.4线末校相间距离Ⅲ段60.5Ω6.6Ω2.4″15613.3线末校零序过流Ⅰ段0″156零序过流Ⅱ段0.3″1561线末3I0（1）校零序过流Ⅲ段0.6″1561.8线末3I0（1）校零序过流Ⅳ段2.7″1562.5线末3I0（1）校TV断线过流Ⅰ段0.3″156TV断线过流Ⅱ段2.4″156重合闸1.5″普通重合闸第72页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三4零序保护原理类型分析

系统发生接地短路，会出现零序电流和零序电压。可根据有无零序分量，判断系统是否发生接地短路，从而构成接地短路保护。零序电流保护（阶段式零序保护，零序方向过流保护）受系统接地点和运行方式的影响较大零序电流保护只反映接地性质故障

零序电压保护第73页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三电网零序保护

分析：110kV

中性点直接接地系统，线路接地故障占所有故障的

80%以上，三相完全星形接线的过电流保护虽然也能保护接地短路，但其灵敏度低，保护时限长。采用输电线路零序电流保护能克服这一不足。因为：①系统正常和两相短路时，不会出现零序电流和零序电压，②零序电流的整定电流较小，可提高保护的灵敏度；③Y，d

接线的降压变压器△侧的零序电流不会反映到

Y

侧，所以零序保护的时限可能取得较短。因此，零序电流保护为

110kV

输电线路接地故障的主要保护之一。

第74页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三零序电流保护的特点①零序过电流保护的灵敏度较高。零序过电流保护的动作时限受零序网络的限制也较短。原理简单、结构可靠。②相间短路的电流速断和限时电流速断保护直接受系统运行方式变化的影响很大，而零序电流保护受系统运行方式变化的影响要小得多。

③当系统中发生某些不正常运行状态时（例如，系统振荡、短时过负荷等）三相是对称的，相间短路的电流保护均受它们的影响而可能误动作，因而需要采取必要的措施予以防止，而零序保护则不受它们的影响。④在11OkV及以上的高压和超高压系统中，单相接地故障约占全部故障的70％一90%,而且其他的故障也往往是由单相接地发展起来的，因此，采用专门的零序保护就具有显著的优越性。第75页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三零序电流过滤器

零序电流过滤器(a）原理接线第76页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三电网零序保护原理大电流接地系统:（系统中主变压器中性点直接接地）国内：X0/X1<4~5

国外：X0/X1<3零序等值阻抗：网络中性点接地方式，主要是与变压器接地中性点分布、故障点位置、网络结构等有关。零序保护原理:

利用系统中发生d(1),d(1,1)故障,系统中会出现零序分量,而正常运行时无零序分量。根据这一特性，可利用零序分量构成接地短路的保护。

第77页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三接地故障零序分量分布第78页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三接地故障零序分量特点①零序电压：故障点U0最高，离故障点越远，U0越低。变压器中性点接地处U0=0。②零序电流分布：中性点接地变压器的位置、短路点位置等有关，变压器中性点必须接地才能形成零序通路。中性点接地的变压器可以视为零序电流的电源。大小：与线路及中性点接地变压器的零序阻抗有关。③零序功率：短路点最大(与U0相同)。

方向：与正序相反,从线路→母线④零序电流零序电压相位角取决于背侧阻抗角。第79页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三阶段式零序电流保护构成三段式

Ⅰ段:速动段保护

Ⅱ段(Ⅱ、III段)应能有选择性切除本线路范围的接地故障，其动作时间应尽量缩短。最末一段：后备即对III段式零序保护，其I段和II段作为本线路主保护，III段为相邻线路远后备；可见，三段式零序电流保护与三段式电流保护是相似的。四段式简介：IV

段式同III段式相比，增加了一段不考虑对本线末端

有规定灵敏度的零序保护，其余同段式零序保护。（如零序第Ⅱ段在线路对端母线接地故障时灵敏度不足，就由零序第Ⅲ段保护线路全长，以保证对端母线接地故障时有足够的灵敏度。这时，原来的零序第Ⅲ段就相应地变为零序第Ⅳ段。国网教材））

第80页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三阶段式零序电流保护原理图从原理上讲，三段式零序电流保护与三段式电流保护是完全相同的，不同的是零序电流保护只反应了短路电流中的一个分量。而过电流保护则反应的是整个短路电流。故三段式零序电流保护的整定与时限配合原则上和三段式电流保护是相似的。第81页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

①零序I段为瞬时零序电流速断，按本线路末端接地故障最大三倍(零序电流互感器接线方式）零序电流的（1.3-1.5）倍整定。②零序Ⅱ段为限时零序电流速断，按本线路末端接地故障有不小于约1.3的灵敏系数整定，并与相邻线路零序过流Ⅱ段配合。③零序Ⅲ段为后备段，作为本线路及相邻线路的后备保护，整定与相邻线路零序过流Ⅲ

段配合，对相邻线路末端金属性接地故障的灵敏系数力争不小于1.2，并躲本线路末端主变其它各侧三相短路最大不平衡电流，其一次值不于300A。在终端线路，也可以作为主保护使用。零序电流保护各段的整定第82页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三

零序保护范围和相间电流保护一样，广泛采用阶段式，一般是三段，有时可用四段，①零序I段为瞬时零序电流速断，只保护线路的一部分（达80%左右，与距离保护类似）；无时限（有I段元件的固有时限）。②零序Ⅱ段为限时零序电流速断，可保护本线路全长，并与相邻线路保护相配合，动作一般带0．5s延时；③零序Ⅲ段为后备段，作为本线路及相邻线路的后备保护，保护本线路全长及下一级线路全长。III段的动作时限是按阶梯原则整定的，即本线路距离III段动作时限比下一线路距离III段的动作时限大Δt(约0．5)。

零序电流保护的保护范围及时限配合(国网教材）第83页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三零序方向元件

在多电源线路中，为了提高继电保护动作的选择性、可靠性，应采用方向元件，使保护性能有较显著改善。分析：在下图中，K点短路，对保护I03来说是反方向故障，会产生I0.NQ零序电流，如不考虑方向，当时限tI03<tI02时，保护I03会先于保护I02出口，失去选择性。第84页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三零序方向元件

零序方向元件一般用零序功率方向继电器来实现。零序电流保护各段，经核算在保护配合上可以不经方向元件控制时，宜不经方向元件控制。第85页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三零序保护对变压器中性点接地方式要求（国网教材）

变压器中性点接地运行方式的安排，应尽量保持变电所零序阻抗基本不变。遇到因变压器检修等原因，使变电所的零序阻抗有较大变化的特殊运行方式时，根据当时实际情况临时处理。变电所只有一台变压器，则中性点应直接接地，计算正常保护定值时，可只考虑变压器中性点接地的正常运行方式。当变压器检修时，可作特殊方式处理，例如改定值或按规定停用、起用有关保护段。第86页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三零序保护对变压器中性点接地方式要求（国网教材）

变电所有两台及以上变压器时，应只将一台变压器中性点直接接地运行，当该变压器停运时，将另一台中性点不接地变压器改为直接接地。如果由于某些原因，变电所正常必须有两台变压器中性点直接接地运行，当其中一台中性点直接接地变压器停运时，若有第三台变压器则将第三台变压器改为中性点直接接地运行。否则，按特殊方式处理。双母线运行的变电所有三台及以上变压器时，应按两台变压器中性点直接接地方式运行，并把它们分别接于不同的母线上，当其中一台中性点直接接地变压器停运时，将另一台中性点不接地变压器直接接地。若不能保持不同母线上各有一个接地点时，作为特殊运行方式处理。为了改善保护配合关系，当某一短线路检修停运时，可以用增加中性点接地变压器台数的办法来抵消线路停运对零序电流分配关系产生的影响。第87页，讲稿共99页，2023年5月2日，星期三110kV线路微机保护装置功能介绍一类：PSL-621D：配有光纤纵差、四段零序、二段过流、三段接地和相间距离、断路器失